ه‍.ش. ۱۳۹۵ شهریور ۲۳, سه‌شنبه

فرگشت چشم‌ها

از: نشنال جئوگرافیک (نسخه‌ی فارسی)

فرگشت چشم‌ها


فهرست مندرجات

.



دیدن نور

(بخش دوم)

چشم‌های مرکب در طول دوران کامبرین، بیش از ۵٠٠ میلیون سال پیش، به‌سرعت تکامل پیدا کردند. فسیل چشم یک بندپا از استرالیا با ٣٠٠ عدسی (راست)، حتی در نور کم هم قادر به دیدن بود. اریک نیلسون می‌گوید: «جالب است که از آن‌موقع تا حالا، تغییر چندانی صورت نگرفته است. یک مگس گوشت‌خوار امروزی هم با هزاران عدسی می‌بینید.»

مقاله‌ی «دیدن نور» با عنوان انگلیسی: «Inside the Eye: Nature’s Most Exquisite Creation»، نوشته‌ی ﺍﺩ ﯾﻮﻧﮓ (Ed Yong) که در مجله‌ی نشنال‌جئوگرافیک (فوریه ٢٠۱٦) و نسخه‌ی فارسی آن «گیتانما» (شماره‌ی ۴٠، بهمن ۱٣۹۴) به‌چاپ رسیده است، در سه بخش ارائه می‌شود. در این مقاله، نحوه‌ی دیدن نور در انواع جانوران و فرگشت چشم‌ها بر اساس آخرین تحقیقات بررسی می‌شود.

اما چشمان ساده را نباید فقط گام‌های بینابینی در مسیری دانست که به‌چشمان پیچیده‌تر منتهی می‌شود. آن‌هایی که امروز وجود دارند، جهت برآوردن نیازهای کاربران‌شان تشکیل یافته‌اند. چشم‌های یک ستاره‌ی‌دریایی - روی نوک هر بازو - قادر به دیدن رنگ، جزئیات ریز یا اشیایی که با سرعت حرکت می‌کنند نیستند. اگر یک عقاب چشم آن‌ها را داشت، با درخت برخورد می‌کرد.

اما از طرف دیگر، ستاره‌ی دریایی سعی ندارد یک خرگوش متحرک را ببیند و شکار کند. کافی است صخره‌های مرجانی - قطعات عظیم و بی‌تحرک زیردریا - را ببیند تا بتواند راه خانه‌اش را به آهستگی پیدا کند. چشم‌هایش این کار را می‌توانند انجام دهند و نیازی به تکامل بیشتر ندارند. قرار دادن چشم عقاب روی یک ستارهای دریایی تلاشی مذبوحانه است.

نیلسون می‌گوید: «چشم‌ها از ضعیف به بی‌نقصی تکامل نیافتند. آن‌ها از اجرای کامل چند وظیفه‌ی ساده به اجرای فوق‌العادهای کارهای پیچیدهای متعدد تکامل پیدا کردند.»

او این تعریف را چند سال پیش در الگویی قرار داد که تکامل چشم را به چهار مرحله تقسیم می کرد و هر مرحله از روی کارهایی که حیوان می‌توانست با چشم انجام بدهد تعیین می‌شد، نه ساختار فیزیکی آن.

مرحله‌ی اول شامل مشاهده‌ی شدت نور محیط، تعیین موقعیت روز و عمقی می‌شد که حیوان در آب قرار گرفته است. برای این مورد نیازی به‌چشم قوی نیست؛ تنها یک گیرنده‌ی نوری کافی است. هیدرا (Hydra) خویشاوند کوچک عروسی دریایی، چشم ندارد اما درون بدنش گیرنده‌های نوری هست. تاداوکلایو دیوید پلاچتسکی از دانشگاه کالیفرنیا و سانتا باربارا نشان دادند که این گیرنده‌ها سلول‌های نیشدار هیدرا را کنترل می‌کنند، تا در تاریکی‌ راحت‌تر نیش بزنند. شاید این امر به جانور کمک می‌کند تا به سایه‌ی قربانیانِ گذری واکنش نشان دهد، یا نیش خود را برای شبان‌گاهان نگه دارد، یعنی زمانی که طعمه‌ها بیشترند.

در مرحله‌ی دومِ الگوی نیلسون، جانوران می‌توانند جهت ورود نور را تشخیص بدهند، زیرا گیرنده‌های نوری‌شان یک سپر به‌دست می‌آورند. معمولاً به‌شکل رنگدان‌های تیره – که از ورود نور از بعضی جهات جلوگیری می‌کند. - حیوان مجهز به چنین گیرنده‌ای تصویری یک پیکسلی از جهان دارد؛ تصویری که چشم‌انداز واقعی محسوب نمی‌شود، اما برای حرکت به‌سوی منبعی از نور یا شناکنان دور شدن از آن و پناه بردن به سایه کمک می‌کند. این دقیقاً همان کاری است که بسیاری از لاروهای دریایی انجام می‌دهند.

در مرحله‌ی سوم، گیرنده‌های نوری سپردار در چند گروه متمرکز می‌شوند که هر کدام به‌جهتی متفاوت نشانه می‌روند. حال صاحبان‌شان می‌توانند با جمع‌آوری اطلاعات درباره‌ی نورِ دریافتی از جهات مختلف، از دنیای پیرامون خود تصویری بسازند. آن‌ها می‌توانند صحنه‌ها را ببینند، هر چقدر هم که تار و برفکی باشند. این‌جاست که توان ردیابی نور به‌قدرت بینایی کامل و گیرنده‌های نوری به‌چشم‌های واقعی تبدیل می‌شوند. جانوران دارای چشمان مرحله سه می‌توانند آشیانه‌ای مناسبی پیدا کنند، مانند ستاره‌های دریایی یا موانع را رد کنند، مانند عروس‌های دریایی.

در مرحله‌ی چهارم است که تکامل چشم‌ها و صاحبان‌شان در حقیقت شتاب می‌گیرد. با اضافه‌شدن عدسی‌ها جهت تمرکز نور دید شفاف و دقیق می‌شود. نیلسون می‌گوید: «وقتی به مرحله چهارم میرسی، فهرست کارهای انجام شده تمامی ندارد.»

شاید این انعطاف‌پذیری یکی از جرقه‌های بانی انفجار کامبرین بوده باشد. ناگهان رقابت بین شکارچی و شکار که سابقاً به بوییدن، چشیدن و حس کردن از فواصل بسیار کوتاه محدود می‌شد، می‌توانست از فواصل دور صورت بگیرد. مسابقه‌ی تکاملی شروع شد و حیوانات با بزرگ‌تر شدن جثه، تحرک بیشتر و درآوردن صدف، ستون فقرات و زره‌پوش به آن واکنش نشان دادند.

با تکامل آن‌ها، چشم‌ها هم تکامل پیدا کردند. همه‌ی ساختارهای بصری که امروزه وجود دارند در زمان انفجار کامبرین هم وجود داشتند، اما به روش‌های فوق‌العاده متفاوتی دقیق و پیچیده شده‌اند، آن‌هم برای کارهای خاصی.

به‌نظر می‌رسد که چشم بسیار بزرگ حشره‌ی می‌فلای نر روی چشم کوچک‌تری چسبیده است و به اسکن کردن آسمان‌ها جهت تشخیصی سایه‌ی حشرات ماده‌ی در حال پرواز اختصاص دارد. ماهی چهارچشم، که نامش بسیار مناسبان است. دو چشم دوربین خود را به دو دسته تقسیم کرده، تا نیمی از آن بالای سطح آب بنشیند و بیرون را بررسی کند و نیم دیگر مواظب خطرات و طعمه‌های زیر سطح آب باشد. چشم انسان نسبتا سریع عمل می‌کند. در تشخیصی تضادها مهارت دارد و از لحاظ وضوح تنها پرندگان شکاری از آن پیشی گرفته‌اند، چشمی همه کاره برای همه‌کاره‌ترین جاندار.[۱]


رستاخیز چشم‌ها

تنوع چشم‌ها در حیوانات نشان می‌دهد که انتخاب طبیعی چگونه می‌تواند ساختارهای ساده و پاسخ‌گو به نور را به چشم‌های دوربین‌مانندی تبدیل کند که از چندین بخش تشکیل شده‌اند و با همکاری هم عمل می‌کنند. اریک نیلسون از دانشگاه لوند سوئد. روند رشد چشم‌ها را به چهار مرحله تقسیم می‌کند؛ سیر فرگشتی که از لحاظ نظری می‌توانست در کمتر از پانصد هزار سال اتفاق بیفتد.


شبیه‌سازی بینایی حیوانات

مقایسه‌ی بینایی انسان با برخی از حیوانات (برای بزرگ‌نمایی روی تصورها کلیک کنید.)


[] يادداشت‌ها

يادداشت ۱: اين مقاله برای دانش‌نامه‌ی آريانا توسط مهدیزاده کابلی ارسال شده است.


[] پی‌نوشت‌ها

[۱]- فرگشت چشم‌ها، دیدن نور (بخش ٢)، گیتانما، شماره‌ی ۴٠، بهمن ۱٣۹۴


[] جُستارهای وابسته




[] سرچشمه‌ها

گردآوری وب‌‌سایت آگاهی، برگرفته از مجله نشنال‌جئوگرافیک و نسخه‌ی فارسی آن «گیتانما»